JP2005066450A

JP2005066450A - 濾過装置

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Publication number: JP2005066450A
Application number: JP2003298907A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakamaruo; 淳中円尾; Mikio Sugano; 幹雄菅野
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】逆洗用水貯槽を、逆洗を繰り返し行うことを前提として小型の槽に構成し、容易に濾過器の近傍に設置できるようにしこの逆洗用水貯槽から濾過器までの配管長を短くして濾過器へ導入直後の逆洗用水圧力の低下を抑制し、それによってフィルタエレメントの逆洗性を向上させることが可能な濾過装置を提供する。
【解決手段】フィルタエレメントを収容した濾過器を、加圧された逆洗用水を供給することにより逆洗する濾過装置において、濾過器への逆洗用水供給系に、濾過器の濾過運転停止から次の濾過運転開始までに行われる逆洗の総水量の１／２以下の水量の逆洗用水を貯留する逆洗用水貯槽を設けたことを特徴とする濾過装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、濾過器内にフィルタエレメントを収容した濾過装置に関し、とくに、逆洗性能を向上させるとともにシステム全体の小型化を可能とした濾過装置に関する。

濾過器内部にフィルタエレメントを収容し、被処理水中の懸濁物質除去を目的とした濾過装置においては、懸濁物質除去を重ねることで濾過装置の差圧が上昇した場合、通常、濾過水もしくは逆洗用水を逆流させることでフィルタエレメントを洗浄して差圧の回復を図る逆洗が行われる。

従来の濾過装置においては、例えば図１２に示すように、濾過器５１は、例えば、その内部の上部に仕切板５２を設けることで上室５３と下室５４に分割され、フィルタエレメント５５は仕切板５２に吊り下げられた状態で下室５４内に収められる。この場合、被処理水は、濾過器５１の下部から被処理水導入ライン５６を介して導入され、フィルタエレメント５５で濾過された後、処理水が上室５３に集められ、処理水導出ライン５７を介して導出される。また、この濾過装置には、加圧空気（圧縮空気）及び逆洗用水を貯留する貯槽（逆洗空気貯槽兼逆洗用水貯槽５８）が備えられており、逆洗時において濾過器５１に加圧空気もしくは加圧水を供給ライン５９を介して供給するようにしている。通常、この逆洗空気貯槽兼逆洗用水貯槽５８は濾過装置全体に対して１基設置されており、濾過器５１が複数基ある場合は各濾過器で共用することとしている。また、通常、この逆洗空気貯槽兼逆洗用水貯槽５８は、１回の逆洗操作に必要な逆洗用水の水量を貯留可能な容量を有するように設計されているため、比較的大型の槽に構成されている。

上記のような逆洗空気貯槽兼逆洗用水貯槽５８は、濾過器５１から離れた位置に設置されている場合がある。特に原子力発電所、中でも、沸騰水型原子力発電所（ＢＷＲ型原子力発電所）に設置された濾過装置では、放射性物質が蓄積する濾過器５１と直接放射性物質の影響を受けない逆洗空気貯槽兼逆洗用水貯槽５８では設置される部屋が異なり、結果として両者間の距離が大きくなる。一般的な逆洗操作として、逆洗空気貯槽兼逆洗用水貯槽５８から濾過器５１へ加圧した逆洗用水を導入する操作（加圧水移送型逆洗）があるが、貯槽５８と濾過器５１間の距離が大きく、移送配管（上記供給ライン５９）が長い場合には、圧力損失が大きくなり、濾過器５１への導入時の逆洗用水圧力が低下し、その分逆洗性能が低下するおそれがある。このような逆洗性能の低下の原因となる圧力損失の増大を防止するために、移送配管（上記供給ライン５９）を短くすることが考えられるが、前述の如く逆洗空気貯槽兼逆洗用水貯槽５８が比較的大型の槽に構成されており、また、放射性物質の影響を受けることの回避等を考慮すると、現実的には、現状の装置構成のままこの槽５８を濾過器５１の近傍に設置することは難しくなっている。

このような加圧空気もしくは加圧水を供給して逆洗を行う濾過装置として、濾過器で濾過処理した濾過水を逆洗用水として貯留する濾過水貯槽を設け、この濾過水貯槽とは別に加圧空気を貯留する加圧空気貯槽を設けた構造が提案されている（特許文献１）。しかしこの提案構造においては、濾過水貯槽に実質的に逆洗に必要な水量を全量貯留する構成となっているため、この濾過水貯槽には依然として比較的大きな容量が要求され、小型化を意図していないため比較的大型の濾過水貯槽となり、これを濾過器の近傍に設置することは現実的には困難な場合が多いため、やはり、上述した逆洗用水供給ラインが長くなることに起因する逆洗性能の低下を防止することは困難である。
特開平１０−１５３６４号公報

そこで本発明の課題は、加圧空気を供給する装置とは別構成の逆洗用水貯槽を設けるとともに、この逆洗用水貯槽を、逆洗を繰り返し行うことを前提として小型の槽に構成し、容易に濾過器の近傍に設置できるようにしこの逆洗用水貯槽から濾過器までの配管長を短くして濾過器へ導入直後の逆洗用水圧力の低下を抑制し、それによってフィルタエレメントの逆洗性を向上させることが可能な濾過装置を提供することにある。

また本発明は、逆洗用水貯槽の小型化によりシステム全体の小型化を図るとともに、小型の逆洗用水貯槽を濾過器の近傍に設置可能として、ＢＷＲ型原子力発電所におけるような設置場所に関する制約を緩和できるようにすることも課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る濾過装置は、フィルタエレメントを収容した濾過器を、加圧された逆洗用水を供給することにより逆洗する濾過装置において、前記濾過器への逆洗用水供給系に、前記濾過器の濾過運転停止から次の濾過運転開始までに行われる逆洗の総水量の１／２以下の水量の逆洗用水を貯留する逆洗用水貯槽を設けたことを特徴とするものからなる。

すなわち、フィルタエレメントの性能を所定に回復させるための逆洗の総水量を複数に分割した（逆洗の総水量の１／２以下の）水量の逆洗用水を貯留する小型の逆洗用水貯槽を設け、この小型の逆洗用水貯槽から複数回逆洗用水を供給して所定の逆洗を行うようにしたものである。逆洗用水貯槽を小型にすることで、この槽からの逆洗用水を用いて行う１回あたりの逆洗で使用する逆洗用水量は減少するが、後述の試験結果に示す如く、適切な条件を設定することにより、このような小水量の逆洗操作を繰返し行うことで、従来の方法に対して同等以上の逆洗性能が得られることが判明した。つまり、逆洗性能の向上を達成しつつ、逆洗用水貯槽を小型にすることが可能となる。逆洗用水貯槽の小型化により、この逆洗用水貯槽を容易に濾過器の近傍に設置できるようになり、逆洗用水貯槽から濾過器までの配管長が短くされて圧力損失が低減され、フィルタエレメントに望ましい逆洗圧力が負荷されて逆洗性が向上される。

より具体的には、例えば、図１２に示したような従来システムにおいては、１回の加圧水移送式逆洗で使用する逆洗用水量は、濾過器内フィルタエレメント本数に比例して多くなり、例えばフィルタエレメントとしてプリーツ型フィルタエレメントを用いた場合は、フィルタエレメント１本あたり例えば約６Ｌ必要としていた。したがって、例えば濾過器１基内に３００本のフィルタエレメントを収納した濾過装置では、約１．８ｍ³必要となり、また貯槽内に逆洗用水と同容量の圧縮空気を貯留するため、貯槽容量は約３．６ｍ³必要となって大きな槽となる。一方本発明では、後述の試験結果より、フィルタエレメント１本当たり１〜２Ｌの逆洗用水量でも、逆洗を繰り返すことで従来法と同等以上の逆洗性能を得ることが可能となる。また、本発明では逆洗用水貯槽とは別の加圧空気供給手段から加圧空気を導入するため、逆洗用水貯槽の容量に空気容量分を見込む必要がなく、上記濾過装置条件では逆洗用水貯槽の容量は０．３〜０．６ｍ³と小さなもので済むようになり、配管や弁等が入り組みスペースに余裕の無い濾過器廻りにおいても容易に設置可能となる。

このような本発明に係る濾過装置においては、上記濾過器は、例えばフィルタエレメント吊下型濾過器からなる。とくに、このようなフィルタエレメント吊下型濾過器では、図１２に示したように濾過器内の上室側からフィルタエレメントに対して逆洗用水を比較的急速に供給するので、逆洗用水貯槽に一旦逆洗用水を貯留しておくことで容易に所望の逆洗を行うことができるようになる。対象となるフィルタエレメントは特に限定されず、例えば、プリーツ型、中空糸型、プリコート型のフィルタエレメントが挙げられる。使用する逆洗用水も特に限定されず、濾過器で濾過処理した濾過水を逆洗用水として使用してもよく、この系外から別に逆洗用水（例えば、系外で作成した純水、復水脱塩装置用の再生用水等）を供給するようにしてもよい。

また、逆洗用水を加圧するための加圧空気供給手段あるいは濾過器内の残留水を排出するための加圧空気供給手段もとくに限定されないが、上記逆洗用水供給系に、逆洗用水貯槽とは別に（逆洗用水貯槽に対し逆洗用水供給方向上流側に）、逆洗用水貯槽に供給する加圧空気を貯留する逆洗空気貯槽が設けられている構成とすることが好ましい。

また、逆洗用水貯槽は、濾過器までの配管長を短くするために濾過器１基毎に逆洗用水貯槽１基を適切な位置に設置することを基本形態とするが、１基の逆洗用水貯槽に対して複数の濾過器が対象となるような配置とできる場合には、その複数の濾過器に対して共通の逆洗用水貯槽として設けることもできる。

本発明に係る濾過装置は、発電所に設けて好適なものであり、とくに、前述の如く放射線の影響を受けることを考慮する必要のある沸騰水型原子力発電所に設けて好適なものである。すなわち、沸騰水型原子力発電所に設ける場合には、逆洗用水貯槽が小型に構成されるため、上記濾過器および逆洗用水貯槽が、放射性物質による汚染のある区域内に設置され、上記逆洗空気貯槽が、放射性物質による汚染が生じないように管理されている区域内に設置される構成とすることができ、逆洗用水貯槽を容易に濾過器の近傍に（例えば、濾過器と同室内に）設置でき、逆洗用水貯槽から濾過器までの配管長を短くして圧力損失を低減させ、フィルタエレメントに望ましい逆洗圧力を負荷して逆洗性能の向上を図ることができる。

本発明に係る濾過装置が発電所に設けられる場合には、例えば復水処理系や廃液処理系に設けることができる。勿論、発電所以外の濾過処理系にも本発明は適用可能である。

本発明に係る濾過装置によれば、濾過器に逆洗用水を供給する逆洗用水貯槽を小型化でき、逆洗用水貯槽を濾過器近傍に設置して逆洗用水貯槽から濾過器までの配管長を短くでき、配管圧損を低減してフィルタエレメントに望ましい逆洗圧力を負荷することができ、逆洗性能の向上を図ることができる。また、逆洗用水貯槽の小型化により、システム全体の小型化や設備費の削減を図ることもできる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る濾過装置を示している。図１において、１は濾過装置全体を示しており、濾過装置１は、複数のフィルタエレメント２を収容した濾過器３を備えている。濾過器３の内部は、仕切板４により上室５と下室６とに区画されており、各フィルタエレメント２は、仕切板４に吊下されている。被処理水は、被処理水入口としての被処理水供給ライン７から濾過器３の下室６に導入され、各フィルタエレメント２の外部側から内部側に透過されることにより濾過され、処理水としての濾過水が上室５に導入された後、処理水出口としての処理水導出ライン８を通して所定の供給先へと送られるようになっている。

この濾過器３に対して、加圧された逆洗用水を供給することにより逆洗する逆洗系が設けられており、逆洗用水供給系９は次のように構成されている。濾過器３の近傍には、小型の逆洗用水貯槽１０（図には、逆洗用水タンクと表示している。）が設けられており、逆洗用水貯槽１０の容量は、濾過器３の濾過運転停止から次の濾過運転開始までに行われる逆洗の総水量の１／２以下の水量の逆洗用水を貯留可能に設定されている。逆洗用水は、本実施態様では逆洗用水貯槽１０の下部側から逆洗用水給水ライン１１を介して逆洗用水貯槽１０内に供給され、逆洗用水貯槽１０から濾過器３内へは、逆洗用水供給ライン１２を介して供給されるようになっている。濾過器３内で逆洗に使用された廃液は、逆洗廃液排出ライン１３を介して逆洗廃液タンク等に排出されるようになっている。逆洗用水貯槽１０の逆洗用水供給方向上流側には、逆洗用水貯槽１０に供給する加圧空気を貯留する逆洗空気貯槽１４が設けられている。逆洗空気貯槽１４には、圧縮空気供給ライン１５を介して圧縮空気を供給できるようになっており、逆洗空気貯槽１４に貯留された加圧空気は、加圧空気供給ライン１６を介して逆洗用水貯槽１０に供給され、逆洗用水貯槽１０内に貯留されている逆洗用水を所定圧に加圧するとともに、加圧された逆洗用水を濾過器３内に向けて所定の流速にて供給できるようになっている。逆洗用水貯槽１０には、ベント口１７が設けられており、逆洗用水貯槽１０内に逆洗用水が給水される時などにベント口１７が開かれるようになっている。なお、図１に示した例では、各濾過器３に対してそれぞれ小型の逆洗用水貯槽１０が設けられ、逆洗空気貯槽１４は各逆洗用水貯槽１０に対して共通の槽として設けられている。

この濾過装置１が、例えばＢＷＲ型原子力発電所の復水系に設けられる場合には、図１に示すように、逆洗用水貯槽１０は、濾過器３の近傍に、つまり、通常濾過器３が配置されている、放射性物質による汚染のある区域１８と同じ区域内に設置され、逆洗空気貯槽１４は、放射性物質による汚染が生じないように管理されている区域１９内に設置される。逆洗用水貯槽１０は小型の槽に構成されているので、このように濾過器３の近傍に設置することが可能となる。このような配置によって、逆洗用水貯槽１０から濾過器３への逆洗用水供給ライン１２の配管長は短く設定でき、配管圧損が小さく抑えられて、大きな圧力低下を生じさせることなく逆洗用水が逆洗のために濾過器３内へ供給される。この逆洗用水供給ライン１２の配管長は、後述の試験結果から、例えば６ｍ以下とすることが好ましい。

上記逆洗用水貯槽１０は、例えば図２、図３に示すように、並設された複数の濾過器３ａ、３ｂ、３ｃに対して共通の槽として設けることも可能である。この場合には、共通の逆洗用水貯槽１０に対して上記同様に逆洗空気貯槽１４を設ければよい。共通の逆洗用水貯槽１０から各濾過器３ａ、３ｂ、３ｃへの逆洗用水の供給は、バルブ切替によりコントロールすればよく、各濾過器３ａ、３ｂ、３ｃからの逆洗廃液の排出も、バルブ切替によりコントロールすればよい。

上記のように構成された濾過装置における逆洗操作を、図１に示した装置について、図４〜図９を参照しながら説明する。図１における各バルブに、符号２１〜３０を付して説明する。

まず図４に示すように、濾過器３の濾過運転が停止された状態では、濾過器３内は満水状態にある。このとき、バルブ２１〜３０は全て閉じられる。

次に、図５に示すように、バルブ２５を開いて圧縮空気を逆洗空気貯槽１４に導入し、逆洗空気貯槽１４を加圧する。そして、図６に示すように、バルブ２５を閉じ、バルブ２７、２９、３０を開き、逆洗空気貯槽１４内に貯留されていた加圧空気（逆洗空気）を濾過器３内に導入し、濾過器３内の水を全て排出する。

次に、図７に示すように、バルブ２９、３０を閉じ、バルブ２８を開いて逆洗用水を逆洗用水貯槽１０内に供給するとともに、バルブ２６を開いて逆洗用水貯槽１０内の空気をベント口１７から排出する。図７では、逆洗用水貯槽１０は逆洗用水で満水とされる。

そして、図８に示すように、バルブ２６、２７、２８を閉じ、バルブ２５を開いて再び圧縮空気を逆洗空気貯槽１４に導入し、逆洗空気貯槽１４を加圧する。次いで、図９に示すように、バルブ２５を閉じ、バルブ２７、２９、３０を開き、逆洗空気貯槽１４内に貯留されていた加圧空気を逆洗用水貯槽１０内に供給するとともに、逆洗用水貯槽１０内に貯留されていた逆洗用水を加圧して濾過器３内に導入し、各フィルタエレメント２を逆洗し、逆洗廃液を逆洗廃液タンクへと排出する。図７〜図９に示した操作を、所定回数繰り返す。すなわち、逆洗用水貯槽１０の容量は、濾過器３の濾過運転停止から次の濾過運転開始までに行われる逆洗の総水量の１／２以下の水量の逆洗用水を貯留するように設定されているので、逆洗に必要な所定の総水量が逆洗用水貯槽１０から濾過器３内に導入されるように、図７〜図９に示した操作が繰り返される。

上記逆洗操作により、逆洗用水貯槽１０を小型に構成しつつ、フィルタエレメント２に対して従来方法に比べ同等以上の逆洗性能が得られる。逆洗用水貯槽１０の小型化により、システム全体の小型化が可能になることは勿論のこと、逆洗用水貯槽１０を濾過器３の近傍に設置できるので逆洗用水貯槽１０から濾過器３までの逆洗用水供給ライン１２の配管長を短くすることが可能になり、圧力損失を低く抑えて所望の逆洗性能を発揮させることが可能となる。

このような本発明に係る、逆洗用水貯槽１０を小型化した濾過装置の逆洗性能を確認するために、以下のような試験を行った。

試験では、図１２に示したような従来装置による逆洗性能と、図１に示したような本発明に係る濾過装置による逆洗性能とを確認するために、図１０に示すカラムＡ（３１）（従来装置を想定）および図１１に示すカラムＢ（３２）（本発明装置を想定）を備えた試験装置を用いて逆洗を実施し、逆洗性能を比較した。カラムＡ（３１）、カラムＢ（３２）ともに、プリーツ型フィルタエレメント３３を１本吊下した濾過器構成とし、カラムＡ（３１）には逆洗空気貯槽兼逆洗用水貯槽３４を従来装置同様直接接続し、カラムＢ（３２）には逆洗用水供給ライン３５を介して小型の逆洗用水貯槽（逆洗用水タンク）３６を接続し、その逆洗用水貯槽３６に逆洗空気貯槽３７を接続した。

試験１
カラムＡについては、逆洗空気貯槽兼逆洗用水貯槽３４に逆洗用水を６Ｌ貯留した後、圧縮空気で０．４ＭＰａに加圧し、バルブ４１、４２を開くことで逆洗用水をカラムＡに導入して逆洗した。カラムＢについては、逆洗用水貯槽３６に逆洗用水を２Ｌ貯留し、逆洗空気貯槽３７に０．４ＭＰａの圧縮空気を貯留した後、バルブ４３、４４、４５を開くことで逆洗し、この操作を３回繰り返した。（逆洗排水量はカラムＡ、Ｂとも６Ｌである。）両カラムの逆洗性能は、逆洗による鉄排出量を比較することで評価した。なお、逆洗前のフィルタエレメント３３には事前に鉄クラッドを約５０ｇａｓＦｅ／エレメントだけ負荷させてある。試験の結果、表１に示すように、本発明を模擬したＢカラムの逆洗性能は、従来法を模擬したカラムＡの逆洗性能より優れていることが確認できた。

試験２
図１１に示した試験装置において、逆洗用水貯槽３６に貯留される逆洗用水の水量を各種変更して逆洗を実施した。逆洗用水貯槽３６に貯留する逆洗用水量は０．５、１、１．５、２、３Ｌに変化させて繰返し逆洗を実施し、それぞれの逆洗性能を比較した。逆洗繰返し回数は、上記各貯留逆洗用水量に対し、それぞれ１２回、６回、４回、３回、２回とし、逆洗排水総量が同じ６Ｌとなるようにした。なお、逆洗前のフィルタエレメント３３には、前記同様、事前に鉄クラッドを約５０ｇａｓＦｅ／エレメントだけ負荷させてある。試験の結果、表２に示すように、１回の逆洗水導入量としては１〜２Ｌとしたとき、最も逆洗性能が向上する結果となった。すなわち、本発明においては、逆洗用水貯槽の容量は、濾過器の濾過運転停止から次の濾過運転開始までに行われる逆洗の総水量の１／２以下の水量の逆洗用水を貯留する容量とされるが、より良好な逆洗性能を達成するためには、１回の逆洗水導入量に、装置仕様に応じた最適な範囲があることが分かる。

試験３
図１１に示した試験装置において、逆洗用水貯槽３６からカラムＢ（３２）までの逆洗用水供給ライン３５における配管直管長さを１、２、４、６、８、１０ｍと変化させ、逆洗を実施した。逆洗用水貯槽３６に貯留する逆洗用水量は２Ｌとし、繰返し逆洗は実施しなかった。なお、逆洗前のフィルタエレメント３３には、前記同様、事前に鉄クラッドを約５０ｇａｓＦｅ／エレメントだけ負荷させてある。試験の結果、表３に示すように、逆洗用水貯槽３６からカラムＢまでの配管直管長さが６ｍを超えると逆洗性能の低下が顕著になった。このことから、この試験仕様では、配管直管長さを６ｍ以下にすることが好ましいことが分かる。

本発明の一実施態様に係る濾過装置の概略機器系統図である。本発明の別の実施態様に係る濾過装置の概略機器系統図である。図２の装置における、各濾過器に対する逆洗用水貯槽の配置例を示す概略平面図である。図１の装置における逆洗操作の一ステップを示す概略機器系統図である。図４の次のステップを示す概略機器系統図である。図５の次のステップを示す概略機器系統図である。図６の次のステップを示す概略機器系統図である。図７の次のステップを示す概略機器系統図である。図８の次のステップを示す概略機器系統図である。本発明による逆洗性能を確認するために行った比較試験の、従来方法対応の試験装置の概略機器系統図である。本発明による逆洗性能を確認するために行った比較試験の、本発明方法対応の試験装置の概略機器系統図である。従来の濾過装置の概略機器系統図である。

符号の説明

１濾過装置
２フィルタエレメント
３、３ａ、３ｂ、３ｃ濾過器
４仕切板
５上室
６下室
７被処理水供給ライン
８処理水導出ライン
９逆洗用水供給系
１０逆洗用水貯槽
１１逆洗用水給水ライン
１２逆洗用水供給ライン
１３逆洗廃液排出ライン
１４逆洗空気貯槽
１５圧縮空気供給ライン
１６加圧空気供給ライン
１７ベント口
１８放射性物質による汚染のある区域
１９放射性物質による汚染が生じないように管理されている区域
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、４１、４２、４３、４４、４５バルブ
３１カラムＡ
３２カラムＢ
３３フィルタエレメント
３４逆洗空気貯槽兼逆洗用水貯槽
３５逆洗用水供給ライン
３６逆洗用水貯槽
３７逆洗空気貯槽

Claims

フィルタエレメントを収容した濾過器を、加圧された逆洗用水を供給することにより逆洗する濾過装置において、前記濾過器への逆洗用水供給系に、前記濾過器の濾過運転停止から次の濾過運転開始までに行われる逆洗の総水量の１／２以下の水量の逆洗用水を貯留する逆洗用水貯槽を設けたことを特徴とする濾過装置。
前記濾過器がフィルタエレメント吊下型濾過器からなる、請求項１の濾過装置。
前記逆洗用水供給系に、前記逆洗用水貯槽に供給する加圧空気を貯留する逆洗空気貯槽が設けられている、請求項１または２の濾過装置。
前記逆洗用水貯槽が、複数の濾過器に対して共通の逆洗用水貯槽として設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の濾過装置。
発電所に設けられる、請求項１〜４のいずれかに記載の濾過装置。
沸騰水型原子力発電所に設けられる、請求項５の濾過装置。
前記濾過器および逆洗用水貯槽が、放射性物質による汚染のある区域内に設置され、前記逆洗空気貯槽が、放射性物質による汚染が生じないように管理されている区域内に設置される、請求項６の濾過装置。